在車用鋁壓鑄件應(yīng)用中，64%用于發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋和各類殼體，16%用于鋁合金車輪，13%用于散熱系統(tǒng)，5%用于底盤及懸架系統(tǒng)，1%用于車身覆蓋件。

隨著鋁壓鑄件的不斷大型化，熱處理可能造成這類大型、薄壁壓鑄件變形，整形難度以及報廢率將大幅提升。因此，需要開發(fā)適用于大型、薄壁壓鑄件的免熱處理鋁合金材料，使材料無需進(jìn)行熱處理，在鑄態(tài)條件下就能達(dá)到力學(xué)性能要求。免熱處理壓鑄鋁合金材料可以直接在鑄態(tài)下使用，規(guī)避上述問題，還可以降低零件制造成本。近年來，免熱處理壓鑄鋁合金材料開發(fā)與應(yīng)用逐漸成為研究熱點。

01 鋁壓鑄的原料主要是再生鋁

鋁壓鑄的原料主要是鋁及其他合金元素。由于壓鑄鋁合金對雜質(zhì)允許含量比較寬，特別是鋁合金中對力學(xué)性能影響比較敏感的鐵含量，在壓鑄鋁合金中允許含量較高，這既是壓鑄成型工藝要求的，也是壓鑄高壓充填和迅速凝固方式?jīng)Q定的。因此，壓鑄所用的鋁合金原料絕大部分來自再生鋁。

使用再生鋁可節(jié)省小金屬添加費(fèi)用。根據(jù)不同合金牌號，壓鑄鋁合金當(dāng)中需要添加一定量的鎂、硅、錳等合金元素，而廢鋁本身含有上述合金元素。再生鋁生產(chǎn)過程中對元素進(jìn)行除雜、調(diào)配，即可產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄鋁合金牌號，省去了添加合金元素的費(fèi)用。2021年以來，鎂、工業(yè)硅價格大幅上漲，再生鋁的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步凸顯。

再生鋁生產(chǎn)商是鋁壓鑄企業(yè)的上游，國內(nèi)主要再生鋁企業(yè)有立中合金集團(tuán)、重慶順博鋁合金股份有限公司、怡球金屬資源再生（中國）股份有限公司、上海永茂泰股份公司等。

02 現(xiàn)有免熱處理材料

美國鋁業(yè)公司、德國萊茵菲爾德公司對免熱處理鋁材早有研究，并擁有成熟的合金牌號，特斯拉公司近年來也申請了一系列免熱處理合金牌號，用于結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)。我國企業(yè)也在積極研發(fā)適用于大型薄壁壓鑄件的免熱處理材料。

免熱處理鋁合金牌號眾多。目前，免熱處理鋁合金可分為Al-Si系和Al-Mg系兩大類，在此框架下，各個牌號進(jìn)行合金成分和工藝路線調(diào)整。目前，成熟的免熱處理材料往往擁有一個免熱處理合金牌號體系，如美國鋁業(yè)、萊茵菲爾德等。

通過梳理各個免熱處理鋁合金材料牌號成分可以發(fā)現(xiàn)，一些材料是在已有專利的基礎(chǔ)上進(jìn)行成分微調(diào)、生產(chǎn)工藝調(diào)整，企業(yè)都會盡快申請專利進(jìn)行保護(hù)。整車廠為避免專利糾紛，會選擇具有專利保護(hù)的合金牌號，專利是進(jìn)行整車前期試驗和認(rèn)證的門檻。研發(fā)和認(rèn)證壁壘，先發(fā)優(yōu)勢明顯。雖然免熱處理合金研發(fā)不存在高不可攀的技術(shù)門檻，但需要上游材料企業(yè)、壓鑄廠、模具廠、整車廠合作研發(fā)。研發(fā)壁壘不僅在于合金成分調(diào)整、工藝路線調(diào)整，關(guān)鍵是材料生產(chǎn)商與壓鑄廠、整車廠綁定合作，不斷試錯，生產(chǎn)出符合整車性能要求的材料。壓鑄廠試驗初期，可能選擇幾款材料，但到驗證后期，只鎖定1~2款材料進(jìn)行裝車、碰撞試驗，因此，先發(fā)優(yōu)勢明顯。

03 免熱材料將使用再生鋁

再生鋁碳排放遠(yuǎn)低于原生鋁。鋁產(chǎn)業(yè)高排放環(huán)節(jié)主要在電解過程，再生鋁只需將廢鋁熔融除雜添加合金元素，因此碳排放遠(yuǎn)小于原鋁。據(jù)歐洲鋁業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，生產(chǎn)1噸再生鋁能耗僅為原鋁的5%，僅產(chǎn)生0.5噸二氧化碳排放。根據(jù)國內(nèi)的數(shù)據(jù)，與生產(chǎn)等量的原鋁相比，生產(chǎn)1噸再生鋁相當(dāng)于節(jié)約3.4噸標(biāo)準(zhǔn)煤，節(jié)水14立方米，減少固體廢物排放20噸。

當(dāng)前，免熱處理鋁合金使用的是原生鋁。用于大型薄壁一體化壓鑄件的免熱處理鋁合金材料處于大規(guī)模推廣初期，企業(yè)對該材料的認(rèn)識還處于摸索階段，因此，免熱處理鋁合金對各合金成分控制嚴(yán)格，需使用電解鋁，精確添加各類合金元素制造。而一體化壓鑄所取代的原有小型壓鑄件，則大部分由再生鋁制造。因此，一體化壓鑄件的碳排放遠(yuǎn)高于原有小壓鑄件。

免熱處理鋁合金終將使用再生鋁作為原料。一體化壓鑄大量使用原生鋁，將顯著提高材料的碳排放量，是長期隱憂。只有通過進(jìn)一步研究，探索使用再生鋁生產(chǎn)免熱處理材料，才能解決碳排放問題。另外，全球鋁行業(yè)要實現(xiàn)碳中和目標(biāo)，必須加強(qiáng)廢鋁循環(huán)使用，廢鋁在鋁供應(yīng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中占比會進(jìn)一步提高。再生鋁企業(yè)具備廢鋁采購渠道及經(jīng)驗優(yōu)勢，且對再生鋁的性能理解更加深刻，未來有望主導(dǎo)材料端。

04 再生鋁領(lǐng)先企業(yè) 具備多點布局優(yōu)勢

大型一體化壓鑄件不便于長距離運(yùn)輸，且運(yùn)費(fèi)昂貴，壓鑄機(jī)往往布局在整車周邊。鋁合金材料企業(yè)只有多點布局，才能更加靠近下游客戶，實現(xiàn)多客戶覆蓋，同時節(jié)省材料的運(yùn)輸費(fèi)用。而中小型再生鋁企業(yè)往往只有單一廠區(qū)，無法做到覆蓋更多客戶。再生鋁領(lǐng)先企業(yè)具備多點布局優(yōu)勢，能覆蓋更多客戶，節(jié)約運(yùn)費(fèi)。

鋁液直供省去了客戶二次重熔鋁合金錠的熔煉工序，可以減少客戶對熔煉設(shè)備和工人的投入，避免鋁合金錠重熔造成的材料和能源損耗，并能有效防止由于鋁合金錠重熔所造成的質(zhì)量波動，為鑄造工序提供更可靠的原料；同時，可以減少客戶鋁合金錠的采購庫存及對客戶流動資金的占用，是較為先進(jìn)的鑄造行業(yè)鋁原料的供應(yīng)方式。

05 再生鋁行業(yè)競爭格局有所改善

2021年，國內(nèi)再生鋁產(chǎn)量為830萬噸，同比增長12.16%，實現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)值約1800億元，同比增長38.5%。截至2021年底，國內(nèi)再生鋁建成產(chǎn)能1579.5萬噸。全國再生鋁企業(yè)約1000余家，行業(yè)集中度極低，大部分為規(guī)模較小的小型企業(yè)。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會再生金屬分會的數(shù)據(jù)，目前，行業(yè)單廠最大產(chǎn)能為38萬噸/年，產(chǎn)能達(dá)到10萬噸/年的企業(yè)僅30家。再生鋁領(lǐng)先企業(yè)在免熱處理材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售環(huán)節(jié)均具備明顯優(yōu)勢。未來可能由少數(shù)行業(yè)頭部企業(yè)主導(dǎo)免熱處理材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，具備先發(fā)優(yōu)勢，競爭格局明顯改善，產(chǎn)品毛利潤有望遠(yuǎn)高于當(dāng)前水平。